JP2002296233A - Interface chip-capillary connection body, electrophoresis system and analysis method using the same - Google Patents
Interface chip-capillary connection body, electrophoresis system and analysis method using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、高感度の
微量分析等を可能とするインターフェイスチップ・キャ
ピラリー連結体と電気泳動システム、並びにこれを用い
た分析方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interface chip / capillary linked body and an electrophoresis system which enable highly sensitive microanalysis and the like, and an analysis method using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明の課題】従来、キャピラリー電気泳
動法によって分離した試料は、吸光法または蛍光法によ
って検出するのが一般的である。2. Description of the Related Art Conventionally, a sample separated by capillary electrophoresis is generally detected by an absorption method or a fluorescence method.
【０００３】しかしながら、吸光法は適用範囲が広いも
のの検出感度が高いとは言えない。また蛍光法の場合
は、比較的高感度であるものの、蛍光を発する試料にし
か適用できないという問題がある。そこで、近年では、
キャピラリー電気泳動法によって分離した微量な試料を
高感度に分析することのできる改善された新しい技術手
段が求められていた。[0003] However, although the absorption method has a wide range of application, it cannot be said that the detection sensitivity is high. In the case of the fluorescence method, there is a problem that although it has relatively high sensitivity, it can be applied only to a sample that emits fluorescence. So, in recent years,
There has been a need for improved new technical means capable of analyzing a small amount of sample separated by capillary electrophoresis with high sensitivity.
【０００４】このような状況において、この出願の発明
者らは、独自に開発した熱レンズ顕微鏡によって、非蛍
光性化学種を高感度に分析することを検討してきた。こ
の熱レンズ顕微鏡は、プローブ光としてのレーザー光を
液試料に照射し、光路に生じる温度勾配によって形成さ
れる凹レンズまたは凸レンズによる熱レンズ効果によっ
て、試料物質の信号を光検知することを特徴としてい
る。そして、この熱レンズ顕微鏡は、微小なマイクロチ
ップに微細な溝としての形成したマイクロチャンネル流
路において高感度に分析することのできる手段として注
目されるものである。[0004] Under such circumstances, the inventors of the present application have studied to analyze non-fluorescent chemical species with high sensitivity by using a uniquely developed thermal lens microscope. This thermal lens microscope is characterized in that a liquid sample is irradiated with a laser beam as a probe beam, and a signal of the sample substance is optically detected by a thermal lens effect of a concave lens or a convex lens formed by a temperature gradient generated in an optical path. . This thermal lens microscope is attracting attention as a means for performing high-sensitivity analysis in a microchannel channel formed as a fine groove in a microchip.
【０００５】しかしながら、前記のキャピラリーの場合
は、たとえばガラス管そのものが曲面を持っているた
め、熱レンズ顕微鏡による検出分析には適していないと
いう問題がある。However, in the case of the above-mentioned capillary, there is a problem that, for example, the glass tube itself has a curved surface, so that it is not suitable for detection analysis by a thermal lens microscope.
【０００６】そこで、この出願の発明は、キャピラリー
による電気泳動等の分離と発明者らの開発した高感度分
析としての熱レンズ顕微鏡の特徴を生かすことのでき
る、微量物質の分離と高感度分析とを可能とする、新し
い技術手段を提供することを課題としている。Therefore, the invention of this application is based on the separation of a trace substance and the high-sensitivity analysis which can make use of the characteristics of a thermal lens microscope as a high-sensitivity analysis developed by the inventors, such as electrophoresis separation using a capillary. It is an object of the present invention to provide a new technical means that enables the following.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、基板表面にマ
イクロチャンネルが形成されたインターフェイスチップ
のマイクロチャンネル流路とキャピラリー流路とが連通
されていることを特徴とするインターフェイスチップ・
キャピラリー連結体を提供する。Means for Solving the Problems The present invention solves the above-mentioned problems. First, a microchannel flow path and a capillary flow path of an interface chip having a microchannel formed on a substrate surface are provided. An interface chip characterized in that
A capillary link is provided.
【０００８】また、この出願の発明は、第２には、イン
ターフェイスチップにはキャピラリー端部の挿入部が設
けられており、この挿入部にキャピラリー端部が挿入さ
れてマイクロチャンネル流路とキャピラリー流路とが連
通されていることを特徴とする前記インターフェイスチ
ップ・キャピラリー連結体を提供し、第３には、キャピ
ラリー端部の挿入部は、マイクロチャンネルが形成され
た基板表面にカバー体が配設一体化された後に、基板と
カバー体との側端より穴明け加工されて形成されたもの
であることを特徴とするインターフェイスチップ・キャ
ピラリー連結体を、第４には、マイクロチャンネルには
枝状に形成された別のマイクロチャンネルの一端が連結
されて互いの流路が連通されており、他端が外部に開放
されていることを特徴とするインターフェイスチップ・
キャピラリー連結体を提供する。According to the invention of this application, secondly, the interface chip is provided with an insertion portion at the end of the capillary, and the end of the capillary is inserted into the insertion portion so that the microchannel flow path and the capillary flow are inserted. Thirdly, the interface chip / capillary coupling body is provided so as to be in communication with a channel, and thirdly, an insertion portion at an end of the capillary is provided with a cover body on a surface of a substrate on which a microchannel is formed. Fourth, an interface chip / capillary coupling body characterized by being formed by punching holes from side edges of a substrate and a cover body after being integrated, and fourthly, a microchannel has a branch shape. That one end of another microchannel formed at the end of the microchannel is connected to each other, and that the other end is open to the outside. Interface chip to symptoms
A capillary link is provided.
【０００９】そして、この出願の発明は、第５には、前
記いずれかの連結体によって電気泳動を行い試料物質を
分離することを特徴とするインターフェイスチップ・キ
ャピラリー電気泳動システムを提供し、第６には、この
システムにより分離した試料物質をインターフェイスチ
ップのマイクロチャンネル流路において分析することを
特徴とするインターフェイスチップ・キャピラリー電気
泳動分析方法を、第７には、枝状のマイクロチャンネル
の開放端より反応試薬を導入して、分離した試料物質を
反応させた後に、分析することを特徴とするインターフ
ェイスチップ・キャピラリー電気泳動分析方法を、第８
には、熱レンズ顕微鏡により分析することを特徴とする
分析方法を提供する。Fifth, the invention of the present application provides an interface chip capillary electrophoresis system characterized in that electrophoresis is performed by any one of the above-mentioned conjugates to separate a sample substance. In the seventh aspect, there is provided an interface chip capillary electrophoresis analysis method characterized in that a sample substance separated by this system is analyzed in a microchannel flow path of an interface chip. An interface chip / capillary electrophoresis analysis method characterized in that a reaction reagent is introduced and the separated sample substance is reacted and then analyzed,
Provides an analysis method characterized by performing analysis with a thermal lens microscope.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】この出願の発明は前記のとおりの
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention of this application has the features as described above, and embodiments thereof will be described below.
【００１１】この出願の発明は、なによりも、前記のと
おりの、基板表面にマイクロチャンネルが形成されたイ
ンターフェイスチップとこれに連結されたキャピラリー
とによって構成され、インターフェイスチップのマイク
ロチャンネル流路とキャピラリー流路とが連通されてい
ることを特徴とするインターフェイスチップ・キャピラ
リー連結体を提供するものである。この連結体において
は、インターフェイスチップの基板は、その大きさがた
とえば数センチメートル角であって、その厚みも、最大
で数ミリメートル程度という微小で薄いものであってよ
い。その素材はたとえばガラス、シリコン、樹脂等であ
ってよい。このインターフェイスチップは、基板表面
に、幅５００μｍ以下、深さ３００μｍ以下程度の溝と
して、マイクロチャンネルが形成されている。この発明
では、このマイクロチャンネルによる流路と、キャピラ
リーの流路とを接続して連通されるのである。キャピラ
リーは曲線を持っているために、たとえば前記のとおり
の熱レンズ顕微鏡による分析には適していない。しか
し、マイクロチャンネルによる流路は、発明者がすでに
報告しているように、熱レンズ顕微鏡による高感度分析
を可能とすることになる。The invention of this application is composed of, as described above, an interface chip having a microchannel formed on a substrate surface and a capillary connected to the interface chip, as described above. An object of the present invention is to provide an interface chip / capillary connected body characterized by being connected to a flow path. In this connection body, the substrate of the interface chip may have a size of, for example, several centimeters square, and a thickness as small as a few millimeters at the maximum. The material may be, for example, glass, silicon, resin or the like. In this interface chip, microchannels are formed on the substrate surface as grooves having a width of about 500 μm or less and a depth of about 300 μm or less. In the present invention, the flow path of the microchannel and the flow path of the capillary are connected and communicated. The capillaries are not suitable for analysis by, for example, a thermal lens microscope as described above because of their curves. However, the flow path by the microchannel, as already reported by the inventor, enables high-sensitivity analysis by a thermal lens microscope.
【００１２】マイクロチャンネルの流路とキャピラリー
流路とは、様々な構造として連通可能であるが、たとえ
ば、図１に例示したような、インターフェイスチップ
（マイクロチップ）の側端部でのキャピラリーの連結に
よって流路を連通させる場合には、図２に例示したよう
に、ドリル加工等によってインターフェイスチップの側
鎖部に、キャピラリー挿入部を設けておき、この挿入部
にキャピラリー端部を挿入して密着固定させ、マイクロ
チャンネルとキャピラリーとをインターフェイスチップ
の基板内において連結することができる。この連結にと
もなって、マイクロチャンネル流路とキャピラリー流路
とは連通されることになる。The microchannel flow path and the capillary flow path can be communicated in various structures. For example, as shown in FIG. 1, the connection of the capillary at the side end of the interface chip (microchip) is exemplified. When the flow paths are communicated with each other, as shown in FIG. 2, a capillary insertion portion is provided in a side chain portion of the interface chip by drilling or the like, and a capillary end portion is inserted into the insertion portion to be in close contact. After being fixed, the microchannel and the capillary can be connected in the substrate of the interface chip. With this connection, the microchannel flow path and the capillary flow path are communicated.
【００１３】このような連結並びに連通のためのインタ
ーフェイスチップについては、たとえば図３に例示した
手順によって、マイクロチャンネル流路と前記のキャピ
ラリー端部の挿入部を加工することで用意することがで
きる。An interface chip for such connection and communication can be prepared by processing the microchannel flow passage and the insertion portion at the end of the capillary by, for example, the procedure illustrated in FIG.
【００１４】すなわち、まず、ガラス等の基板表面に、
たとえば、２０ｎｍ厚みのＣｒと１００ｎｍ厚みのＡｕ
とを蒸着し、その上にフォトレジストを塗布する。次い
で、フォトリソグラフィーと現像を行って、所定の平面
パターンの前記のＣｒ−Ａｕ蒸着膜を露出させ、エッチ
ングによって、Ｃｒ，Ａｕを除去した後に、さらに、た
とえばＨＦ／ＮＨ4Ｆによってガラスエッチングして、
ガラス基板の表面にマイクロチャンネルを形成する。That is, first, on the surface of a substrate such as glass,
For example, a 20 nm thick Cr and a 100 nm thick Au
And a photoresist is applied thereon. Next, photolithography and development are performed to expose the Cr-Au vapor-deposited film having a predetermined plane pattern, and after removing Cr and Au by etching, glass etching is further performed by, for example, HF / NH 4 F. ,
Micro channels are formed on the surface of a glass substrate.
【００１５】その後、マスクとしてのＣｒ，Ａｕ，フォ
トレジスト膜を除去し、マイクロチャンネルが形成され
た基板表面には、ガラス板等のカバー体を熱溶着等によ
って配設一体化する。Thereafter, the Cr, Au, and photoresist films as masks are removed, and a cover such as a glass plate is provided and integrated by heat welding or the like on the surface of the substrate on which the microchannels are formed.
【００１６】そして、最後に、インターフェイスチップ
の側端部にドリル加工等によって穴明けを行い、マイク
ロチャンネルに連通するキャピラリー端部の挿入部を形
成する。Finally, a side end of the interface chip is drilled by drilling or the like to form an insertion portion at the end of the capillary communicating with the microchannel.
【００１７】この挿入部には、前記のとおり、キャピラ
リー端部が挿入されて密着固定されることになる。な
お、キャピラリー先端からマイクロチャンネルへの液試
料の流入を安定化させるためには、キャピラリー先端部
が細くなるようにエッチングすることも有効である。As described above, the end of the capillary is inserted into the insertion portion, and is tightly fixed. In order to stabilize the flow of the liquid sample from the tip of the capillary into the microchannel, it is also effective to perform etching so that the tip of the capillary becomes thin.
【００１８】この出願の発明においては、以上のよう
に、マイクロチャンネルは、キャピラリーと連結され
て、各々の流路が連通されるが、マイクロチャンネル流
路内の反応のために、キャピラリーに連通するマイクロ
チャンネルに対して、その一端が連結、連通する別の枝
状のマイクロチャンネルをインターフェイスチップに設
け、この枝状マイクロチャンネルの他端はキャピラリー
と連結させることなしに、反応試薬や、薬剤等の導入口
として外部に開放しておいてもよい。たとえば、分析の
ための酸化剤等の試薬を導入するためにこのような枝状
のマイクロチャンネルが用いられることになる。In the invention of this application, as described above, the microchannel is connected to the capillary, and each channel is connected. However, the microchannel is connected to the capillary for the reaction in the microchannel channel. The other end of the microchannel is connected and communicated with another branch-like microchannel provided on the interface chip, and the other end of the branch-like microchannel is not connected to the capillary. It may be opened outside as an inlet. For example, such a branched microchannel would be used to introduce a reagent such as an oxidizing agent for analysis.
【００１９】この発明のインターフェイスチップとキャ
ピラリーとの連結体は、たとえばキャピラリーにおける
電気泳動やクロマトグラフィー等の分離と、分離された
試料物質の分析のためのシステムとして有効に利用され
ることになる。The linked body of the interface chip and the capillary according to the present invention can be effectively used as a system for separation of, for example, electrophoresis or chromatography in a capillary, and analysis of the separated sample substance.
【００２０】たとえば、図４は、このようなシステムの
例として、キャピラリー電気泳動と、インターフェイス
チップのマイクロチャンネル流路での熱レンズ顕微鏡に
よる微量成分の分離とその分析方法を例示したものであ
る。曲面を持つキャピラリー流路では困難であった熱レ
ンズ顕微鏡分析が、インターフェイスチップのマイクロ
チャンネル流路において、安定して高感度に可能とな
る。For example, FIG. 4 illustrates, as an example of such a system, capillary electrophoresis, separation of trace components by a thermal lens microscope in a microchannel flow path of an interface chip, and a method for analyzing the same. Thermal lens microscope analysis, which has been difficult with a capillary channel having a curved surface, can be stably and highly sensitively performed in a microchannel channel of an interface chip.
【００２１】そこで、以下に実施例を示し、さらに詳し
く説明する。Therefore, an embodiment will be shown below and will be described in more detail.
【００２２】もちろん、以下の例によって発明が限定さ
れることはない。Of course, the invention is not limited by the following examples.
【００２３】[0023]
【実施例】ストレスやパーキンソン病の診断マーカーと
して知られるカテコールアミンのうち４種（epinephrin
e(EP) 、non-epinephrine(NE) 、dopamine(DP)、L-dopa
(LD)）の分離・高感度検出を行った。[Examples] Four of catecholamines (epinephrin) known as diagnostic markers for stress and Parkinson's disease
e (EP), non-epinephrine (NE), dopamine (DP), L-dopa
(LD)) and high sensitivity detection.
【００２４】カテコールアミンの分離にはキャピラリー
電気泳動（ＣＥ）を用い、分離した後にインターフェイ
スチップのマイクロチャンネル流路内で枝状マイクロチ
ャンネルより導入した酸化剤を用いてカテコールアミン
を酸化させ、熱レンズ顕微鏡（ＴＬＭ）で検出を行っ
た。Catecholamines are separated by capillary electrophoresis (CE). After separation, catecholamines are oxidized using an oxidizing agent introduced from the branched microchannels in the microchannel flow channel of the interface chip. TLM).
【００２５】試料：カテコールアミンＥＰ，ＮＥ，Ｄ
Ｐ，ＬＤ１０００ｐｐｍ（１．４×１０-3Ｍ） 酸化剤ＮａＩＯ4（１．０×１０-2Ｍ） 励起光：波長４８８ｎｍ、出力２００ｍＷ ブローブ光：波長６３２．２ｎｍ、出力１５ｍＷ キャピラリー有効長：４０ｃｍ 酸化剤流速：０．０３μＬ／ｍｉｎ その結果、熱レンズ顕微鏡によって、対象物質の高感度
での検出が確認された。Sample: catecholamine EP, NE, D
P, LD 1000 ppm (1.4 × 10 −3 M) Oxidizing agent NaIO 4 (1.0 × 10 −2 M) Excitation light: wavelength 488 nm, output 200 mW Probe light: wavelength 632.2 nm, output 15 mW Capillary effective length: 40 cm Oxidant flow rate: 0.03 μL / min As a result, high-sensitivity detection of the target substance was confirmed by a thermal lens microscope.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、キャピラリー電気泳動と熱レンズ顕微鏡
の双方の特徴を生かして、微量物質の分離と高感度な検
出等を可能とする、新しい分離、分析等のための手段が
提供される。As described in detail above, the invention of this application makes it possible to separate trace substances and to perform highly sensitive detection, etc. by utilizing both features of capillary electrophoresis and thermal lens microscope. Means for analysis and the like are provided.
【図１】インターフェイスチップの全体を例示した外観
写真である。FIG. 1 is a photograph showing the appearance of an entire interface chip.
【図２】キャピラリーの接続の前後の状態を例示した拡
大写真である。FIG. 2 is an enlarged photograph illustrating a state before and after connection of a capillary.
【図３】インターフェイスチップの作成工程を例示した
断面・斜視図である。FIG. 3 is a cross-sectional / perspective view illustrating a step of producing an interface chip.
【図４】キャピラリー電気泳動・熱レンズ顕微鏡分析シ
ステムを例示した概要図である。FIG. 4 is a schematic view illustrating a capillary electrophoresis / thermal lens microscope analysis system.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 堅慈 神奈川県横浜市港北区綱島東１−16−３− 103 Ｆターム(参考） 2G040 AA02 AB07 BA24 CA02 CA12 CA23 EA06 EB02 GA05 GA07 ZA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenji Uchiyama 1-16-3-103 Tsunashimahigashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) 2G040 AA02 AB07 BA24 CA02 CA12 CA23 EA06 EB02 GA05 GA07 ZA01
Claims (8)
れたインターフェイスチップのマイクロチャンネル流路
とキャピラリー流路とが連通されていることを特徴とす
るインターフェイスチップ・キャピラリー連結体。1. A coupled interface chip / capillary, wherein a microchannel flow path of an interface chip having a microchannel formed on a substrate surface and a capillary flow path are communicated.
ー端部の挿入部が設けられており、この挿入部にキャピ
ラリー端部が挿入されてマイクロチャンネル流路とキャ
ピラリー流路とが連通されていることを特徴とする請求
項１のインターフェイスチップ・キャピラリー連結体。2. The interface chip is provided with an insertion portion at the end of the capillary, and the end of the capillary is inserted into the insertion portion to communicate the microchannel flow path with the capillary flow path. The interface chip / capillary assembly according to claim 1.
チャンネルが形成された基板表面にカバー体が配設一体
化された後に、基板とカバー体との側端より穴明け加工
されて形成されたものであることを特徴とする請求項２
のインターフェイスチップ・キャピラリー連結体。3. The insertion portion at the end of the capillary is formed by forming a cover body on the surface of the substrate on which the microchannel is formed and integrating the cover body, and then drilling a hole from the side end of the substrate and the cover body. 3. The method according to claim 2, wherein
Interface chip and capillary connection.
た別のマイクロチャンネルの一端が連結されて互いの流
路が連通されており、他端が外部に開放されていること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかのインターフ
ェイスチップ・キャピラリー連結体。4. The microchannel is characterized in that one end of another microchannel formed in a branch shape is connected to each other so that the flow paths thereof are communicated, and the other end is open to the outside. Item 4. An interface chip / capillary linked body according to any one of Items 1 to 3.
よって電気泳動を行い試料物質を分離することを特徴と
するインターフェイスチップ・キャピラリー電気泳動シ
ステム。5. An interface chip capillary electrophoresis system for performing electrophoresis by using the conjugate according to claim 1 and separating a sample substance.
物質をインターフェイスチップのマイクロチャンネル流
路において分析することを特徴とするインターフェイス
チップ・キャピラリー電気泳動分析方法。6. An interface chip capillary electrophoresis analysis method, comprising analyzing a sample substance separated by the system according to claim 5 in a microchannel flow path of the interface chip.
反応試薬を導入して、請求項５のシステムにより分離し
た試料物質をインターフェイスチップのマイクロチャン
ネル流路において反応させた後に、分析することを特徴
とするインターフェイスチップ・キャピラリー電気泳動
分析方法。7. The method according to claim 5, wherein a reaction reagent is introduced from the open end of the branched microchannel, and the sample substance separated by the system according to claim 5 is reacted in the microchannel flow channel of the interface chip and then analyzed. Interface chip capillary electrophoresis analysis method.
徴とする請求項６または７の分析方法。8. The analysis method according to claim 6, wherein the analysis is performed using a thermal lens microscope.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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